CERN'in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), rekor enerjiyle geri döndü

Higgs bozonunu keşfettikten on yıl sonra, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), evrenin nasıl çalıştığına dair daha fazla sır ortaya çıkarma arayışında, benzeri görülmemiş enerji seviyelerinde protonları parçalamaya başlamak üzere.

Dünyanın en büyük ve en güçlü parçacık çarpıştırıcısı, üçüncü çalışmasına hazırlık olarak yükseltmelerin yapılabilmesi için verilen üç yıllık bir aradan sonra Nisan ayında yeniden çalışmaya başladı. Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü (CERN) geçtiğimiz hafta düzenlediği basın toplantısında, Salı gününden itibaren 13,6 trilyon elektronvoltluk rekor bir enerjide yaklaşık dört yıl boyunca 24 saat çalışacağını duyurdu.

İsviçre-Fransa sınırının 100 metre altına gömülü 27 kilometrelik bir halka etrafında neredeyse ışık hızında zıt yönlerde iki proton demeti (bir atomun çekirdeğindeki parçacıklar) gönderilecek. Ortaya çıkan çarpışmalar, karanlık maddeyi, karanlık enerjiyi ve diğer temel gizemleri araştırmak için arttırılmış bu gücü kullanacak ATLAS, CMS, ALICE ve LHCb’nin de aralarında bulunduğu çeşitli deneylerin parçası olarak binlerce bilim insanı tarafından kaydedilecek ve analiz edilecek.

CERN'in hızlandırıcı ve teknoloji başkanı Mike Lamont, ATLAS ve CMS deneyleri için "saniyede 1,6 milyar proton-proton çarpışması sağlamayı hedefliyoruz" dedi. Ayrıca çarpışma oranını artırmak için bu sefer proton ışınlarının 10 mikrondan daha aza (bir insan saçı yaklaşık 70 mikron kalınlığındadır) daraltılacağını da ekledi.

Yeni enerji miktarı, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın ilk olarak 4 Temmuz 2012'de gözlemlediği Higgs bozonunu hakkında daha fazla araştırma yapılmasına imkan tanıyacak. Bu keşif, kısmen bozonun maddeyi oluşturan tüm temel parçacıkların ve onları yöneten kuvvetlerin ana akım teorisi olan Standart Model'e uymasından dolayı fizikte neredeyse bir devrim yarattı. Ancak bazı yeni bulgular, Standart Model hakkında soruları gündeme getirdi ve yeni güncellenen çarpıştırıcı, Higgs bozonunu daha derinlemesine inceleyecek.

Bozonun keşfini on yıl önce ilk kez açıklayan CERN genel müdürü Fabiola Gianotti, "Higgs bozonu, bugün temel fizikteki en derin açık sorulardan bazıları ile ilgilidir" diyor.

Çarpıştırıcının bozonu keşfeden ilk testine kıyasla, bu sefer 20 kat daha fazla çarpışma olacak. Lamont, "Bu, yeni keşiflerin önünü açan önemli bir artış" diyor.

CERN'in araştırma ve bilgi işlem başkanı Joachim Mnich, bozon hakkında öğrenilecek daha çok şey olduğunu söylüyor: "Higgs bozonu gerçekten temel bir parçacık mı yoksa bir bileşik mi? Var olan tek Higgs benzeri parçacık mı yoksa başkaları da var mı?"

Geçmiş deneyler, Higgs bozonunun kütlesinin yanı sıra Standart Model tarafından tahmin edilen tetraquark gibi 60'tan fazla bileşik parçacığı belirledi. Ancak CERN'in teorik fizik bölümünün başkanı Gian Giudice, parçacıkları gözlemlemenin işin sadece bir parçası olduğunu söylüyor: "Parçacık fiziği sadece nasıl olduğunu anlamak istemez; amacımız nedenini anlamak.”

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın dokuz deneyinden biri, Büyük Patlama'dan sonraki ilk 10 mikrosaniyede var olan maddeyi araştıran ALICE ve kozmik ışınları simüle etmek için çarpışmaları kullanan LHCf'dir.

Bu çalışmadan sonra, çarpıştırıcı 2029'da Yüksek Parlaklıklı LHC olarak geri dönecek ve tespit edilebilir olayların sayısını 10 kat artıracak.

Bir adım daha ileri gitmek isteyen bilim insanları, 100 trilyon elektron voltluk enerjilere ulaşmayı amaçlayan 100 kilometrelik bir halka olan Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısını planlıyorlar.

Ancak şimdilik fizikçiler, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın üçüncü çalışmasının sonuçlarını hevesle bekliyorlar. CERN, bu konuda "yeni bir fizik sezonu başlıyor" diyor.